🗊Презентация Основные сведения об авиационных генераторах

Вопросы занятия: Назначение и принцип действия генераторов переменного и постоянного тока. Основные сведения о генераторах постоянного тока. ЭДС и напряжение генераторов. Электромагнитный тормозной момент. Реакция якоря. Коммутация тока.

Вопрос №1. Назначение и принцип действия генераторов переменного ~I и постоянного –I тока.

Историческая справка Историческая справка

Майкл Фарадей 1821 год: «Превратить магнетизм в электричество». 1831 год – получил электрический ток с помощью магнитного поля

29 августа 1831 года «На широкую деревянную катушку была намотана медная проволока длиной в 203 фута и между витками её намотана проволока такой же длины, изолированная от первой хлопчатобумажной нитью. Одна из этих спиралей была соединена с гальванометром, другая – с сильной батареей… При замыкании цепи наблюдалось внезапное, но чрезвычайно слабое действие на гальванометре, и то же самое действие замечалось при прекращении тока. При непрерывном же прохождении тока через одну из спиралей не удалось обнаружить отклонения стрелки гальванометра…»

17 октября 1831 года

Закон электромагнитной индукции В проводнике, пересекающем магнитное поле, наводится ЭДС Е, мгновенное значение которой пропорционально магнитной индукции В, активной длине проводника L и скорости пересечения проводником магнитных силовых линий V: где е — мгновенное значение ЭДС индукции; В—магнитная индукция; l—длина проводника; V—скорость движения проводника относительно поля.

Закон электромагнитной индукции Направление индуцированной ЭДС определяется правилом правой руки: если правую руку расположить в магнитном поле так, чтобы магнитные силовые линии были направлены в ладонь, а большой палец, отогнутый в плоскости ладони на угол 90°, показывал направление движения проводника относительно магнитного поля, то остальные пальцы, вытянутые в плоскости ладони, покажут направление индуцированной в проводнике ЭДС

Принцип действия генераторов ~I и –I тока

Период (Т) – это время, в течение которого ЭДС (ток) совершает одно полное колебание. Частота тока (f) - число таких колебания в одну секунду. Частота измеряется в герцах (Гц). где p - число пар полюсов; n - частота вращения генератора, об/мин. Генераторы, у которых частота переменного тока пропорциональна частоте вращения, называются синхронными. На летательных аппаратах чаще всего применяются трехфазные генераторы, имеющие три обмотки, в которых наводятся ЭДС одинаковой частоты, сдвинутые относительно друг друга по фазе на 120°. Якорь - обмотка машины, в которой индуцируется ЭДС. При соединении обмоток в звезду, линейное напряжение:

Закон электромагнитных сил.

Правило левой руки

Конструкция

Основные части генератора и их назначение.

Статор – ферромагнитный цилиндр который выполняют из отдельных изолированных стальных листов для ↓ потер из-за возникновения вихревых токов. Внутри статоры устанавливаются полюса – т.е. стальные сердечники, на которые одеваются обмотки возбуждения ( ОВ), по ней протекает ток . Статор с торцов закрывается подшипниковыми щитами, в которые устанавливается ротор. Ротор (якорь) - стальной барабан, спрессованный из отдельных листов электротехнической стали, в пазах которого уложена обмотка якоря, концы которой подпаиваются к коллекторным пластинам. По коллектору скользят щётки, которые устанавливаются в щётко-держатели . Щётко-держатели устанавливаются на подшипниковом щите.

Обмотка якоря – совокупность проводников, уложенных в пазы якоря и соединённых между собой коллекторными пластинами по определенной схеме. Секция обмотки – минимальная часть обмотки соединённая с двумя коллекторными пластинами. Секции могут быть одновитковыми, многовитковыми. Кольцевой якорь – полый ферромагнитный цилиндр на котором спирально наматана обмотка. Барабанный якорь – сплошной ферромагнитный цилиндр на поверхности которого имеются пазы в которые укладывается обмотка

Ось полюсов- плоскость или линия проходящая через центр якоря и середины 2х противолежащих полюсов. Геометрическая нейтраль – плоскость или линия проходящая через центр якоря и делящая расстояние между двумя соседними полюсами пополам. Полюсное деление – расстояние по окружности между двумя соседними осями полюсов.

Требования к способам выполнения обмотки : 1- Все секции обмотки должны соединяться между собой и коллектором. Обмотка должна быть замкнута сама на себя и делиться щётками на равные параллельные ветви. 2- ЭДС наводимое в активных проводниках секции должны складываться. Для этого они должны находиться под разноимёнными полюсами. 3- ЭДС всех секций параллельной ветви должны складываются. Для этого начало каждой последующей секции должно соединяться на коллекторе с концом предыдущей. ЭДС параллельных ветвей должны быть равны между собой. Для этого они должны иметь одинаковые количество секций. В противном случае, даже при отсутствии внешней цепи по обмотке будет протекать ток уравнительный , что приводит к нагреву обмотки и потери энергии.

Магнитная нессиметрия Магнитная нессиметрия генератора возникает из-за: - неравномерности воздушности зазора под полюсами (при производстве трудно изготовить идеально), - из-за разной индукции в частях машины вследствии неоднородности стали. Из-за магнитной нессиметрии ЭДС параллельных ветвей становятся не одинаковыми, что ведет к появлению уравнительных токов. Уравнительные токи повышают нагрев и понижают КПД. Для устранения устанавливают уравнительные соединения, соединяющие точки и имеющие теоретические равные потенциалы помимо щеток (для улучшения условий их работы).

Вопрос № 2. Основные сведения о генераторах постоянного тока ЭДС и напряжение генератора Сумма ЭДС всех проводников одной параллельной ветви обмотки якоря определяет ЭДС якоря где - постоянный коэффициент р – число пар полюсов, N – число проводников обмотки якоря, а – число пар параллельных ветвей Напряжение

Электромагнитый тормозной момент Это момент , обусловленный взаимодействием тока, протекающего по обмотке якоря, с магнитным потоком полюсов. У генератора электромагнитный момент направлен навстречу моменту приводного двигателя и является тормозящим.

Реакция якоря Реакцией якоря наз. действие МП якоря на МП основных полюсов в роз- те чего Ф распределяется под полюсами неравномерно. На холостом ходу ток в обмотке якоря равен 0, МП в машине создаётся только основными полюсами оно равномерное и симметричное относительно геометрической нейтрали и оси полюсов. Под влиянием реакции якоря результирующий магнитный поток распределяется под полюсами электрической машины нерав­номерно. Ось результирующего магнитного потока машины сдвигается по отношению к оси полюсов. Магнитное поле машин постоянного тока: Результирующие магнитные поля генератора (а) а – основное поле; б – поле якоря. и двигателя (б)

Последствия реакции якоря: Стр. 12 лекц.

Коммутация тока. Это процесс изменения направления тока в секции в момент замыкания её щеткой, при переходе секции из одной параллельной ветви в другую. Из-за реакции якоря ЭДС коммутируемой секции ≠ O. => при коммутации появляется искрение. Для устранения искрения устанавливают дополнительные полюса, обмотка которых соединена последовательно с обмоткой якоря. М.П. дополнительных полюсов компенсирует реакцию якоря.

Щёточно - коллекторный узел В нормальных условиях на поверхности коллектора образуется плёнка – политура толщ. 50-60 мкм, который является смазывающим слоем. На больш. высоте из-за нехватки O2 пленка изнашивается → →↑износ щёток. Для надёжности контакта при больших вибрациях ↑ давление щёток на коллектор => ↑ износ. Состав щёток: медь 27-32%, графит 45-58% , до Н = 25 км, +дисульфат молибдена. Щёткодержатели бывают радиальные и реактивные( наклонные). У радиальных износ неравномерный, что приводит и перекосу и зависанию щётки.

Нагревание и охлаждение генераторов Нагрев → ↑ износа щёток ↑ сопротивления обмоток → ↑ потери ↓ изолирующих свойств изоляторов ↑ температурных деформаций ↓ смазки в подшипниках. Охлаждение: – воздухом, – КИС, (комбинированные испарительные системы) – маслом.